(57)【要約】      （修正有）【課題】バイパス流路を流れる排気ガスの流量を安定化させ、内燃機関に性能ばらつきが生じ難い、多段過給システムを提供する。【解決手段】内燃機関から排出される排気ガスが供給される第１過給機と、当該第１過給機よりも上記排気ガスの流れの上流側に配置される第２過給機と、上記内燃機関から排出される上記排気ガスを上記第２過給機のタービンインペラをバイパスして上記第１過給機に供給するバイパス流路の開度を調節する弁体５１ａとを備える多段過給システムであって、弁体５１ａの最大開度を規定するストッパ１０を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関から排出される排気ガスが供給される第１過給機と、当該第１過給機よりも前記排気ガスの流れの上流側に配置される第２過給機と、前記内燃機関から排出される前記排気ガスを前記第２過給機のタービンインペラをバイパスして前記第１過給機に供給するバイパス流路の開度を調節する弁体とを備える多段過給システムであって、
前記弁体の最大開度を規定するストッパを備えることを特徴とする多段過給システム。
【請求項２】
前記ストッパは、タービンハウジングに対して取り付けられると共に前記タービンハウジングに対する取付位置を調節可能とされていることを特徴とする請求項１記載の多段過給システム。
【請求項３】
アクチュエータの動力を前記弁体に伝達するリンク板を備え、
前記ストッパは、前記タービンハウジングに対して螺合されると共に前記リンク板に当接するネジ部材であることを特徴とする請求項２記載の多段過給システム。
【請求項４】
アクチュエータによって回動されると共に前記弁体が取り付けられる取付部を備え、
前記ストッパは、前記取付部に設けられると共に前記タービンハウジングに当接する突起部である
ことを特徴とする請求項１記載の多段過給システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多段過給システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、２つ（複数）の過給機を備える二段過給システム（多段過給システム）が提案されている。このような二段過給システムは、容量の異なる２つの過給機を備えており、内燃機関から供給される排気ガスの流量に応じて、２つの過給機に対する排気ガスの供給状態を変化させることで効率的に圧縮空気を生成する。
【０００３】
より詳細には、二段過給システムは、例えば、内燃機関から排出される排気ガスが供給される低圧段過給機（第１過給機）と、当該低圧段過給機よりも上流側に配置される高圧段過給機（第２過給機）と、内燃機関から排出される排気ガスを高圧段過給機のタービンインペラをバイパスして低圧段過給機に供給するバイパス流路の開閉を行う排気バイパスバルブ装置とを備えている。
このような排気バイパスバルブ装置としては、例えば、特許文献２に開示された排気バイパスバルブ装置を応用することができる。
【０００４】
そして、排気バイパスバルブ装置によってバイパス流路を閉鎖する場合には排気ガスが高圧段過給機に供給され、排気バイパスバルブ装置によってバイパス流路を開放する場合には排気ガスが低圧段過給機に供給されるように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−９２０２６号公報
【特許文献２】特表２００２−５０８４７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、排気バイパスバルブ装置は、バイパス流路の開閉を直接的に行う弁体を備えている。そして、この弁体は、リンク板や取付部等の仲介部材を介してアクチュエータと接続されており、アクチュエータの動力が伝達されることによって開閉するように構成されている。
【０００７】
従来、二段過給システムを組み立てる際には、例えば仲介部材同士を溶接接合等することによって弁体をアクチュエータに対して接続している。
ところが、アクチュエータにおける個体差や、弁体や仲介部材の取付誤差によって、弁体設置後における、アクチュエータの最大変位量と弁体の最大開度との関係にばらつきが生じる場合がある。
このようにアクチュエータの最大変位量と弁体の最大開度との関係がばらつくと、弁体の最大開度にばらつきが生じることになるため、二段過給システムの個体ごとにバイパス流路を流れる排気ガスの流量、すなわち低圧段過給機に供給される排気ガスの流量が変化し、内燃機関に性能ばらつきを生じさせることとなる。
【０００８】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、多段過給システムにおいて、バイパス流路を流れる排気ガスの流量を安定化させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記課題を解決するための手段として、以下の構成を採用する。
【００１０】
第１の発明は、内燃機関から排出される排気ガスが供給される第１過給機と、当該第１過給機よりも上記排気ガスの流れの上流側に配置される第２過給機と、上記内燃機関から排出される上記排気ガスを上記第２過給機のタービンインペラをバイパスして上記第１過給機に供給するバイパス流路の開度を調節する弁体とを備える多段過給システムであって、上記弁体の最大開度を規定するストッパを備えるという構成を採用する。
【００１１】
第２の発明は、上記第１の発明において、上記ストッパが、タービンハウジングに対して取り付けられると共に上記タービンハウジングに対する取付位置を調節可能とされているという構成を採用する。
【００１２】
第３の発明は、上記第２の発明において、アクチュエータの動力を上記弁体に伝達するリンク板を備え、上記ストッパが、上記タービンハウジングに対して螺合されると共に上記リンク板に当接するネジ部材であるという構成を採用する。
【００１３】
第４の発明は、上記第１の発明において、アクチュエータによって回動されると共に上記弁体が取り付けられる取付部を備え、上記ストッパが、上記取付部に設けられると共に上記タービンハウジングに当接する突起部であるという構成を採用する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、弁体の最大開度を規定するためのストッパが別途設けられている。このストッパは、弁体の最大開度を規定するためのみに用いられるものであることから、他の機能に影響を与えることなく、弁体の最大開度を規定することができる。
よって、本発明によれば、アクチュエータの個体差や弁体の取付誤差がキャンセルされるようにストッパを設置することができ、アクチュエータの最大変位量と弁体の最大開度と関係にばらつきが生じることを防止することができる。したがって、アクチュエータを最大変位させた際の弁体の最大開度が常に同一となり、バイパス流路を流れる排気ガスの流量を安定化させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１実施形態における二段過給システムを含む模式図及び要部断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態における二段過給システムが備えるバルブアッセンブリ及び取付板を含む分解斜視図及び側面図である。
【図３】本発明の第２実施形態における二段過給システムが備えるバルブアッセンブリ及び取付板を含む斜視図及び側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して、本発明に係る多段過給システムの一実施形態について説明する。なお、以下の図面において、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。また、以下の説明においては、多段過給システムの一例として、２つの過給機を備える二段過給システムについて説明する。
【００１７】
（第１実施形態）
図１（ａ）は、本実施形態の二段過給システム１を備えるエンジンシステム１００の概略構成を示す模式図である。
エンジンシステム１００は、車両等に搭載されるものであり、二段過給システム１と、
エンジン１０１（内燃機関）と、インタークーラ１０２と、ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）バルブ１０３と、ＥＧＲクーラ１０４と、ＥＣＵ（Engine Control Unit）１０５とを備えている。
【００１８】
二段過給システム１は、エンジン１０１から排出される排気ガスに含まれるエネルギを回転動力として回収し、当該回転動力によってエンジン１０１に供給する圧縮空気を生成するものである。
この二段過給システム１については、本発明の特徴を有するものであり、後に図面を参照して詳説する。
【００１９】
エンジン１０１は、搭載された車両の動力源として機能するものであり、二段過給システム１から供給される圧縮空気と燃料との混合気を燃焼して動力を生成すると共に、混合気の燃焼により発生した排気ガスを二段過給システム１に供給する。
【００２０】
インタークーラ１０２は、二段過給システム１からエンジン１０１に供給される圧縮空気を冷却するものであり、二段過給システム１とエンジン１０１の吸気口との間に配設されている。
【００２１】
ＥＧＲバルブ１０３は、エンジン１０１から排出された排気ガスの一部をエンジン１０１の吸気側に戻す返流流路の開閉を行うものであり、ＥＣＵ１０５によってその開度が調節される。
【００２２】
ＥＧＲクーラ１０４は、返流流路を介してエンジン１０１の吸気側に戻される排気ガスを冷却するものであり、ＥＧＲバルブ１０３の上流側に配置されている。
【００２３】
ＥＣＵ１０５は、エンジンシステム１００の全体を制御するものである。
そして、本エンジンシステム１００においてＥＣＵ１０５は、エンジン１０１の回転数（すなわち排気ガスの流量）に応じて、上述のＥＧＲバルブ１０３と、後述の排気バイパスバルブ装置５を制御する。
【００２４】
このような構成を有するエンジンシステム１００においては、エンジン１０１にて混合気が燃焼された排気ガスが排気されると、排気ガスの一部がＥＧＲクーラ１０４を介してエンジン１０１の吸気側に返送され、排気ガスの多くが二段過給システム１に供給される。そして、二段過給システム１において圧縮空気が生成され、当該圧縮空気がインタークーラ１０２で冷却された後にエンジン１０１に供給される。
【００２５】
次に、二段過給システム１について詳説する。
図（ａ）１に示すように、二段過給システム１は、低圧段過給機２（第１過給機）と、高圧段過給機３（第２過給機）と、逆止弁４と、排気バイパスバルブ装置５と、ウエストゲートバルブ６とを備えている。
【００２６】
低圧段過給機２は、排気ガスの流れ方向において高圧段過給機３よりも下流側に配置されており、高圧段過給機３よりも大きく構成されている。
この低圧段過給機２は、低圧段コンプレッサ２ａと、低圧段タービン２ｂとを備えている。
そして、低圧段コンプレッサ２ａは、コンプレッサインペラと、当該コンプレッサインペラを囲うと共に内部に空気流路が形成されたコンプレッサハウジングとを備えている。
また、低圧段タービン２ｂは、タービンインペラと、当該タービンインペラを囲うと共に内部に排気ガス流路が形成されたタービンハウジングとを備えている。
そして、コンプレッサインペラとタービンインペラとが軸によって連結され、タービンインペラが排気ガスで回転駆動されることによってコンプレッサインペラが回転駆動されて圧縮空気が生成される。
【００２７】
高圧段過給機３は、排気ガスの流れ方向において低圧段過給機２よりも上流側に配置されている。
この高圧段過給機３は、高圧段コンプレッサ３ａと、高圧段タービン３ｂとを備えている。
そして、高圧段コンプレッサ３ａは、コンプレッサインペラと、当該コンプレッサインペラを囲うと共に内部に空気流路が形成されたコンプレッサハウジングとを備えている。
また、高圧段タービン３ｂは、タービンインペラと、当該タービンインペラを囲うと共に内部に排気ガス流路が形成されたタービンハウジングとを備えている。
そして、コンプレッサインペラとタービンインペラとが軸によって連結され、タービンインペラが排気ガスで回転駆動されることによってコンプレッサインペラが回転駆動されて圧縮空気が生成される。
【００２８】
なお、図１（ｂ）に示すように、低圧段タービン２ｂのタービンハウジング２ｃと、高圧段タービン３ｂのタービンハウジング３ｃとは、互いが有するフランジを突き合わせて接合されている。
【００２９】
高圧段タービン３ｂのタービンハウジング３ｃの内部には、高圧段タービン３ｂのタービンインペラを通過した排気ガスを排出する排気流路３ｄと、当該タービンインペラを介さずに低圧段タービン２ｂに供給するためのバイパス流路３ｅとが設けられている。
【００３０】
また、低圧段タービン２ｂのタービンハウジング２ｃの内部には、低圧段タービン２ｂのタービンインペラ２ｄに排気ガスを供給するための供給流路２ｅが設けられている。
【００３１】
そして、低圧段タービン２ｂのタービンハウジング２ｃと高圧段タービン３ｂのタービンハウジング３ｃとが接合されることによって、排気流路３ｄ及びバイパス流路３ｅと供給流路２ｅとが接続される。
【００３２】
図１（ａ）に戻り、逆止弁４は、高圧段過給機３の高圧段コンプレッサ３ａが駆動されていない場合に、低圧段過給機２の低圧段コンプレッサ２ａから排出された圧縮空気を、高圧段コンプレッサ３ａを介さずにエンジン１０１の吸気側に供給するバイパス流路に設けられている。そして、図１（ａ）に示すように、逆止弁４は、低圧段コンプレッサ２ａ側からエンジン１０１側への圧縮空気の流れを許容すると共に、エンジン１０１側から低圧段コンプレッサ２ａ側への圧縮空気の逆流を防止するように構成されている。
【００３３】
排気バイパスバルブ装置５は、エンジン１０１から排出される排気ガスを高圧段過給機３のタービンインペラをバイパスして低圧段過給機２に供給するためのバイパス流路３ｅの開閉を行うものである。
そして、排気バイパスバルブ装置５は、図１（ｂ）に示すように、バルブアッセンブリ５１と、取付板５２（取付部）と、リンク板アッセンブリ５３と、アクチュエータ５４とを備えている。
【００３４】
図２（ａ）は、バルブアッセンブリ５１と取付板５２とリンク板アッセンブリ５３とを含む分解斜視図である。
また、図２（ｂ）は、バルブアッセンブリ５１と取付板５２とリンク板アッセンブリ５３とを含むタービンハウジング３ｃの要部拡大図である。
【００３５】
図２（ａ）に示すように、バルブアッセンブリ５１は、バイパス流路３ｅ開口を開閉する弁体５１ａと当該弁体５１ａを取付板５２に対して固定する座金５１ｂとが軸部５１ｃを介して連結された構成を有している。
このバルブアッセンブリ５１は、図１（ｂ）に示すように、低圧段タービン２ｂのタービンハウジング２ｃと高圧段タービン３ｂのタービンハウジング３ｃとの境界領域において、バイパス流路３ｅ開口を開閉するように回動可能とされている。
【００３６】
なお、座金５１ｂの中央部に貫通孔が設けられており、軸部５１ｃが弁体５１ａの上部から座金５１ｂの貫通孔に挿通されることで、軸部５１ｃの先端が座金５１ｂから突出して配置されている。
そして、軸部５１ｃの先端と座金５１ｂとが溶接接合されることによって、軸部５１ｃと座金５１ｂとが固定されている。
【００３７】
取付板５２は、軸部５１ｃが挿通される貫通孔を有しており、当該貫通孔に軸部５１ｃが挿通され、弁体５１ａと座金５１ｂとで狭持されている。
また、図２（ａ）に示すように、取付板５２には、後述するリンク板アッセンブリ５３のステム５３ｂが挿入される嵌合穴５２ａを備えている。
【００３８】
リンク板アッセンブリ５３は、図２（ａ）に示すように、一端側が回動可能にアクチュエータロッド５４ａに接続されるリンク板５３ａと、当該リンク板５３ａの他端側に固定  されるステム５３ｂとを備えている。
そして、ステム５３ｂは、タービンハウジング３ｃを貫通して先端がバルブアッセンブリ５１の取付板５２に溶接されている。
【００３９】
ここで、アクチュエータロッド５４ａが図２（ｂ）に示す左右方向に移動すると、アクチュエータロッド５４ａに回動可能に接続されたリンク板５３ａがステム５３ｂを中心として回動し、リンク板５３ａの回動によってステム５３ｂ及び取付板５２が回動され、さらにバルブアッセンブリ５１も回動される。
【００４０】
そして、本実施形態の二段過給システム１は、図２（ｂ）に示すように、タービンハウジング３ｃに対して取り付けられるストッパ１０を備えている。
ストッパ１０は、リンク板５３ａの最大回動角度を規定し、これによって弁体５１ａの最大開度を規定するものである。
本実施形態においてストッパ１０は、図２（ｂ）に示すように、タービンハウジング３ｃに螺合されることによって固定されるネジ部材によって構成されており、先端がリンク板５３ａに当接してリンク板５３ａの回動を規制することによって、リンク板５３ａの最大回動角度（すなわち弁体５１ａの最大開度）を規定する。
【００４１】
なお、ストッパ１０は、タービンハウジング３ｃにナット１１を介して螺合されており、ナット１１を回転させることによって、図２（ｂ）における左右方向に移動可能とされている。
つまり、本実施形態においては、ストッパ１０は、タービンハウジング３ｃに対して取り付けられると共にタービンハウジング３ｃに対する取付位置が調節可能とされている。
このストッパ１０のタービンハウジング３ｃに対する取付位置が変化することによって、ストッパ１０とリンク板５３ａとの当接位置が変化し、弁体５１ａの最大開度を調節することが可能となる。
【００４２】
なお、アクチュエータ５４として負圧作動アクチュエータを用いる場合には、本実施形態の二段過給システム１を組み立てる際に、まずアクチュエータ５４に対して弁体５１ａを全閉とするためのセット圧を印加した後に、バルブアッセンブリ５１、取付板５２及びリンク板アッセンブリ５３を溶接等によって接続する。その後、アクチュエータ５４に印加した圧力を徐々に開放し、弁体５１ａの回動角度が予め要求される最大角度となるようにストッパ１０の取付位置を調節する。
【００４３】
図１（ａ）に戻り、ウエストゲートバルブ６は、高圧段過給機３から排出された排気ガスあるいはバイパス流路３ｅを介して排出された排気ガスの一部を、低圧段過給機２のタービンインペラ２ｄを介することなくバイパスするものであり、ＥＣＵ１０５または、低圧段コンプレッサ２ａの過給圧によって開度を調節される。
【００４４】
以上のような本実施形態の二段過給システム１によれば、弁体５１ａの最大開度を規定するためのストッパ１０が別体として設けられている。このストッパ１０は、弁体５１ａの最大開度を規定するためのみに用いられるものであることから、他の機能に影響を与えることなく、弁体５１ａの最大開度を規定することができる。
よって、本実施形態の二段過給システム１によれば、アクチュエータ５４の個体差や弁体５１ａの取付誤差がキャンセルされるようにストッパ１０を設置することができ、アクチュエータ５４の最大変位量（アクチュエータロッド５４ａのストローク量）と弁体５１ａの最大開度と関係にばらつきが生じることを防止することができる。したがって、アクチュエータ５４を最大変位させた際の弁体５１ａの最大開度が常に同一となり、バイパス流路３ｅを流れる排気ガスの流量を安定化させることが可能となる。
【００４５】
また、本実施形態の二段過給システム１においては、ストッパ１０のタービンハウジング３ｃに対する取付位置を調節可能とされている。
このため、組立て時にストッパ１０の位置を微調整することによって、アクチュエータ５４の最大変位量と弁体５１ａの最大開度と関係にばらつきが生じることをより確実に防止することができる。
【００４６】
また、本実施形態の二段過給システム１においては、ストッパ１０がボルト部材からなる構成を採用した。
このため、ナット１１を回転させることによって、容易にストッパ１０の位置調節を行うことが可能となる。
【００４７】
また、本実施形態の二段過給システム１においては、ストッパ１０がタービンハウジング３ｃの外側に取り付けられていることから、ストッパ１０が排気ガスに触れることを防止し、ストッパ１０の腐食を防止することができる。
【００４８】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。なお、本実施形態の説明において、上記第１実施形態と同様の部分については、その説明を省略あるいは簡略化する。
【００４９】
図３（ａ）は、本実施形態の二段過給システムが備えるバルブアッセンブリ５１と取付板５２の斜視図である。
また、図３（ｂ）は、本実施形態の二段過給システムが備えるバルブアッセンブリ５１と取付板５２とタービンハウジング３ｃの一部とを含む側面図である。
【００５０】
これらの図に示すように、本実施形態の二段過給システムは、上記第１実施形態のストッパ１０に換えて、取付板５２に設けられるストッパ２０を備えている。
本実施形態においてストッパ２０は、タービンハウジング３ｃに設けられた肉盛部３ｃ１に当接する突起部からなっており、肉盛部３ｃ１に当接することによって弁体５１ａの最大開度を規定する。
【００５１】
このような構成を有する本実施形態の二段過給システムにおいても、弁体５１ａの最大開度を規定するためのストッパ２０が別体として設けられている。このストッパ２０は、弁体５１ａの最大開度を規定するためのみに用いられるものであることから、他の機能に影響を与えることなく、弁体５１ａの最大開度を規定することができる。
よって、本実施形態の二段過給システムによれば、アクチュエータ５４の個体差や弁体５１ａの取付誤差がキャンセルされるようにストッパ２０を設置することができ、アクチュエータ５４の最大変位量（アクチュエータロッド５４ａのストローク量）と弁体５１ａの最大開度と関係にばらつきが生じることを防止することができる。したがって、アクチュエータ５４を最大変位させた際の弁体５１ａの最大開度が常に同一となり、バイパス流路３ｅを流れる排気ガスの流量を安定化させることが可能となる。
【００５２】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の趣旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【００５３】
例えば、上記実施形態においては、過給機を２つ備える構成について説明した。
しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、さらに複数の過給機を備える構成を採用することも可能である。
【符号の説明】
【００５４】
１……二段過給システム（多段過給システム）、２……低圧段過給機（第１過給機）、２ｃ……タービンハウジング、２ｄ……タービンインペラ、３……高圧段過給機（第２過給機）、３ｃ……タービンハウジング、３ｅ……バイパス流路、５……排気バイパスバルブ装置、５１……バルブアッセンブリ、５１ａ……弁体、５１ｂ……座金、５１ｃ……軸部、５２……取付板（取付部）、５３……リンク板アッセンブリ、５３ａ……リンク板、１０，２０……ストッパ、１１……ナット、１０１……エンジン（内燃機関）
【図１】
2013007265.tif 000003
【図２】
2013007265.tif 000004
【図３】
2013007265.tif 000005